European Journal of Nutrition (v.28, #2)

Alterations in vitamin A metabolism by polyhalogenated aromatic hydrocarbons by M. H. Zile; P. A. Bank; I. A. Roltsch (93-102).
Adequate stores and adequate tissue levels of vitamin A are maintained by a balance of tissue demands and dietary intake of the vitamin and are modified by many factors, including xenobiotics. It is well established that exposure to polyhalogenated aromatic hydrocarbons (PHAH) decreases hepatic content of vitamin A. Recent findings indicate that hepatic depletion of vitamin A is accompanied by an increase in serum and renal vitamin A content and enhanced excretion of vitamin A metabolites in urine and feces. Examination of tissue retinoid profiles reveals that PHAH exposure causes the generation of increased amounts of polar retinoids. It is very likely that PHAH affect enzymes crucial for regulation of vitamin A storage as well as enhance activities of specific enzymes in vitamin A metabolic pathway.Ausreichende Vitamin-A-Speicher und -Gewebslevel werden durch ein Gleichgewicht von Nachfrage der Gewebe nach Vitamin A und der Vitamin-A-Aufnahme durch die Nahrung aufrechterhalten und durch viele Faktoren beeinflußt.Es ist hinreichend bekannt, daß polyhalogenierte aromatische Kohlenwasserstoffe (PHAH) die Vitamin-A-Speicher der Leber erniedrigen. Neuere Untersuchungen deuten darauf hin, daß die Erniedrigung der Vitamin-A-Leberspeicher von einem Anstieg des Vitamin-A-Gehaltes in Serum und Niere sowie von einer erhöhten Abgabe von Vitamin-A-Metaboliten in Urin und Fäzes begleitet sind. Die Untersuchung der Vitamin-A-Verteilung in verschiedenen Geweben zeigte, daß die Zufuhr von PHAH zu einem verstärkten Auftreten polarer Vitamin-A-Metaboliten führt. Es ist wahrscheinlich, daß die PHAH Enzyme beeinflussen, die entscheidend für die Regulation von Vitamin-A-Speichern sowie der Aktivität von für den Vitamin-A-Stoffwechsel wichtigen Enzymen sind.
Keywords: Vitamin A-Status; polyhalogenierte aromatischeKohlenwasserstoffe; Metabolismus; polareRetinoide; vitamin A status; polyhalogenated aromatic hydrocarbons; metabolism; polar retinoids

Versuchstiere können als Modell für den Menschen herangezogen werden, wenn Analogien zwischen tierischen und menschlichen Funktionen bestehen. Deshalb kommt der Wahl von Spezies und Stamm bei der Entwicklung solcher Modelle eine besondere Bedeutung zu. Die Kenntnis der ernährungsphysiologischen Besonderheiten einer Spezies ist die Voraussetzung für die Herstellung vollwertiger Diäten. Oft sind Vorleistungen bereits in der Zuchtstation zu erbringen, um kurative Modelle überhaupt erst anwenden zu können. Nur wenn die hohen Anforderungen an die Standardisierung des tierexperimentellen Teiles einer Untersuchung erfüllt sind, können klinische und subklinische Symptome eindeutig zugeordnet werden. Mit empfindlichen biochemischen Reaktionen lassen sich sowohl Imbalanzen und Interaktionen von Nähr- und Wirkstoffen sowie Substitutionserfolge erfassen. Ebenso können die Resorption und der Stoffwechsel von Präparaten verfolgt werden.Negative Auswirkungen auf das Analysenergebnis sind bereits bei der Wahl des Narkotikums, der Entnahme und Lagerung von Organproben auszuschließen. Wegen ihrer Bedeutung für die Planung und Auswertung stellt auch die Biometrie einen integrierenden Bestandteil eines jeden Forschungsprojektes dar.Die am Ganztier erzielte wissenschaftliche Information kann weder mit isolierten Organen und Zellkulturen, noch mit Hilfe simulierender Computersysteme erreicht werden.Große Anstrengungen, auch unter Einbeziehung biotechnologischer Methoden, sind erforderlich, um die Tierzahlen weiterhin zu reduzieren und gleichzeitig die Aussagekraft der Experimente zu erhöhen. In jedem Fall jedoch müssen die wissenschaftlichen Zielsetzungen mit den ethischen Anliegen des Tierschutzes in Einklang gebracht werden.Experimental animals may serve as models for human beings, if analogies between animal and human functions exist. Therefore, the selection of species and strain plays an important role in the development of such models. Knowledge of the nutritional and physiological characteristics of a species is a prerequisite for the composition of complete diets. Often, preliminary work has to begin at the breeding farm in order to make use of such curative models possible. Only when the high requirements of standardization of experimental animals are met can clinical and subclinical symptoms be determined distinctly. By means of sensitive biochemical reactions, imbalances and interactions of nutritive and active ingredients, as well as successful substitutions, can be recorded. The study of absorption and metabolism of preparations is made possible by observing these reactions.However, negative influence on the results of analysis must be eliminated by correct selection of narcotics, and the proper excision and storage of organs. Because of its importance for the planning and evaluation of experiments, biometry is an integral part of every research project.The scientific information which must be gained from the whole experimental animal cannot be substituted by either isolated organs and cell cultures, or by means of computer simulation.A demanding effort, which includes biotechnological methods, is necessary to further reduce the number of experimental animals and, simultaneously, to enhance experimental evidence. In any case, all scientific aims must be in accordance with the ethical principles of the Society for the Prevention of Cruelty to Animals.
Keywords: geeignete Spezies; analoge Reaktionen; optimale Standardisierung; ethische Grundsätze; spezifische Alternativen; suitablespecies; analogousreactions; optimalstandardization; ethicalprinciples; specificalternatives

Zur Bioverfügbarkeitsprüfung von Mikronährstoffen by Prof. Dr. K. Pietrzik; T. Remer (130-141).
Bioavailability studies of micronutrients (vitamins, minerals) from different food stuffs, as well as from pharmaceutical preparations are of great importance for the calculation of nutrient intake and/or the evaluation of the therapeutic value.In practice, bioavailability studies are not generally performed on a standardized level. For this reason basic criterions are presented and discussed. Finally, the investigation of the bioavailability of folate is demonstrated by an example. The parameters investigated are: the maximal concentration (cmax), the time to reach this maximum (tmax), and especially the bioavailability ratio determined from the area under the curve (AUC) after administration of the folic acid containing test and reference preparation.The results indicate that 5-formyl-tetrahydrofolic acid given in the tested form has nearly the same bioavailability (ratio: 1.02) as folic acid (pteroylmonoglutamic acid) in aqueous solution.Untersuchungen zur Bioverfügbarkeit essentieller Mikronährstoffe (Vitamine, Mineralstoffe, Spurenelemente) aus Lebensmitteln wie auch aus Arzneimittelzubereitungen sind von entscheidender Bedeutung bei der Beurteilung des jeweiligen Beitrages zur Nährstoffversorgung bzw. zur Abschätzung eines möglichen Therapieerfolges.Die Durchführung derartiger Prüfungen erfolgt in der Praxis nicht selten nach unterschiedlichen Kriterien. Deshalb werden zunächst die Grundsätze erläutert, die bei entsprechenden Prüfungen für eine valide Bewertung von Nähr- bzw. Wirkstoffgemischen oder Monopräparaten bedeutsam sind. Abschließend wird die Ermittlung der Bioverfügbarkeit von Folsäure an einem Beispiel demonstriert.Zur Testung werden die postresorptiven Kurvenintegrale ermittelt, wobei die Daten auf das basale Ausgangsniveau bezogen werden. Zur Beurteilung der Bioverfügbarkeit findet neben dem maximalen Vitaminanstieg im Serum sowie der Zeit bis zum Konzentrationsmaximum insbesondere der Bioverfügbarkeitsquotient von Test- und Referenzzubereitung mit seinem 95%-VB Berücksichtigung.Die Ergebnisse zeigen, daß die exemplarisch eingesetzte Testsubstanz, 5-Formyl-Tetrahydrofolsäure, eine sehr gute Bioverfügbarkeit aufweist und daß unter Anwendung der beschriebenen Rahmenbedingungen eine objektive Bewertung der Bioverfügbarkeit möglich ist.
Keywords: bioavailability; folic acid; pharmaceutical preparation; Bioverfügbarkeit; Folsäure; Arzneimittelzubereitung

Nitrogen balance studies were conducted in adult male marmosets (Callithrix jacchus) using purified and semipurified diets with protein levels between 0% and 7%. Daily nitrogen loss in a state of prolonged protein free nutrition was 131±16 mg/kg body weight0.75. Zero nitrogen balance resulted from mean daily intake of 261 mg nitrogen/kg0.75 when high quality protein sources were used. Very low protein intake or the lack of arginine and histidine in an amino acid mixture induced coprophagy. It is concluded that the protein requirement of adult marmosets is very similar to the protein requirement of adult humans (based on metabolic body weight). About 6–7% high quality protein, based on dry matter, suffice to avoid a negative nitrogen balance in all individuals.An erwachsenen männlichen Weißbüscheläffchen (Callithrix jacchus) erfolgten Stickstoffbilanzmessungen bei Verfütterung von „halbsynthetischen“ und „synthetischen“ Diäten mit Proteingehalten von null bis sieben Prozent. Der tägliche Stickstoffverlust bei längerer proteinfreier Ernährung („Abnutzungsquote“) betrug 131±16 mg/kg Körpergewicht0,75. Eine N-Bilanz =±0 wurde mit der Zufuhr von 261 mg N/kg0,75 in Form hochwertiger Proteine erreicht. Sehr geringe Proteinaufnahme oder das Fehlen von Arginin und Histidin in einer Aminosäurenmischung führte zu Koprophagie. Es wird gefolgert, daß der Proteinbedarf erwachsener Krallenaffen dem des erwachsenen Menschen (auf der Basis des metabolischen Körpergewichts) sehr ähnlich ist. Etwa 6–7% Protein hoher Qualität, auf Trockensubstanz bezogen, genügen zur Vermeidung einer negativen Stickstoffbilanz.
Keywords: Stickstoffbilanz; Proteinbedarf; Krallenaffen; Callitrichidae; nitrogen balance; protein requirement; marmoset; C allitrichidae

Intra- and extracellular amino acid concentrations were measured in rabbits in order to elucidate the possible role of hyperammonemia in lowering the postabsorptive plasma levels of branched-chain amino acids (BCAA) and to assess the effects of BCAA-enriched total parenteral nutrition (TPN) on the amino acid pattern of muscle. The pathophysiological part of this paper deals with portacaval anastomosis (PCA) and is aimed at substantiating or rejecting our hypothesis that excessive ammonia — by stimulating glutamine synthesis — reduces the intracellular glutamate pool which is then restored, at least in part, by an intensified BCAA degradation. Regarding infusion therapy, we were mainly interested in whether an amino acid solution adapted to the metabolism in liver cirrhosis causes an accumulation of BCAA in muscle or modifies the intracellular content of glutamate and glutamine.Eighteen rabbits did not undergo surgery and served as controls (group A), while 30 were given a portacaval end-to-side anastomosis (group B). Two weeks after creating the PCA, venous blood samples were taken and muscle biopsies (Bergström's technique) were performed postabsorptively. An 18-h TPN was then started, the regimen administered included dextrose, fat and, in addition, either a conventional (group B1, n=15) or an adapted amino acid solution (group B2, n=15). We obtained second blood specimens and muscle biopsies at the end of the infusion period. With the control animals, the same time schedule for blood sampling and muscle biopsies was followed.Fourteen days after the operation, the PCA rabbits displayed a mean plasma ammonia level 5.1 times higher than that measured in the controls (p≤0.001). Conventional blood chemistry did not reveal any impairment of liver cell integrity or over-all hepatic function, whereas the nutritional state of the shunted animals worsened, as indicated by body weight and biochemical variables. Since in the PCA rabbits, the total amino acid pools of muscle and plasma were seen to be increased and decreased, respectively, the results concerning the individual amino acids are given in terms of both the absolute and percentage values, the latter more often revealing high levels of statistical significance. PCA induced a marked rise in the intra- and extracellular concentrations of glutamine, while the values of glutamate and alanine showed a decline in muscle and plasma. The extracellular levels of methionine, phenylalanine, and tyrosine were raised, while those of the BCAA were diminished. During TPN, the intracellular concentrations of glutamate and glutamine fell in the animal group B 1 but remained stable in group B2. Only a slight and insignificant accumulation of BCAA occurred in the latter group. Secondary findings confirmed that conventional TPN aggravates the pre-existing increase in the plasma levels of methionine and phenylalanine, and that BCAA-enriched TPN results in almost normalized values of these amino acids.In conclusion, the PCA-induced alterations in the intracellular amino acid concentrations support the above-formulated hypothesis concerning the role of hyperammonemia in lowering plasma BCAA values, the preferential maintenance of intra-, rather than extracellular BCAA levels being a well-known fact. The largely stable concentrations of BCAA in muscle during BCAA-enriched TPN may indicate in intensified utilization of these amino acids, which probably involves ammonia detoxification. The observation that this type of TPN prevented a fall in the muscular levels of glutamate and glutamine fits into this concept.In der vorliegenden Studie an Kaninchen wurden intra- und extrazelluläre Aminosäurenkonzentrationen gemessen, um erstens zu untersuchen, ob die postabsorptive Verminderung der verzweigtkettigen Aminosäuren (VAS) im Plasma durch die Hyperammoniämie bedingt oder mitbedingt sein dürfte, und zweitens festzustellen, wie ein total parenterales Ernährungsregime mit hohem Gehalt an VAS das muskuläre Aminosäurenmuster beeinflußt. Gegenstand des pathophysiologischen Teils der Arbeit ist der Stoffwechsel nach Anlage einer portokavalen Anastomose (PKA). Hier geht es um die Stützung oder Widerlegung unserer Hypothese, daß vermehrt vorhandenes Ammoniak durch Stimulation der Glutaminbildung den intrazellulären Glutamat-Pool verkleinert, und dies mit der Konsequenz eines forcierten Abbaus der VAS zur wenigstens partiellen Erhaltung der Glutamatkonzentration. Was die Infusionstherapie betrifft, so interessierte vorrangig, ob eine den metabolischen Besonderheiten bei Leberzirrhose angepaßte Aminosäurenlösung die VAS in der Muskulatur akkumulieren läßt und ob eine solche Lösung die intrazellulären Glutamat- bzw. Glutaminspiegel modifiziert.Von insgesamt 48 Kaninchen dienten 18 nicht operierte als Kontrolltiere (Gruppe A), während 30 eine portokavale End-zu-Seit-Anastomose erhielten (Gruppe B). Zwei Wochen nach Herstellung der PKA wurden postabsorptiv venöse Blutproben entnommen und — nach der Methode von Bergström et al. - Muskelbiopsien durchgeführt. Unmittelbar danach begann eine 18stündige totale parenterale Ernährung (TPE). Wir applizierten als Hauptnährstoffe Glukose, Fett und ein Aminosäurengemisch, wobei das letztere entweder eine konventielle (Gruppe B 1, n= 5) oder eine adaptierte Zusammensetzung hatte (Gruppe B 2, n=15). Gegen Ende der Infusionsphase erfolgten zum zweitenmal Blutabnahmen und Muskelbiopsien. Die Kontrolltiere unterlagen bezüglich der Blut- und Muskelproben dem gleichen Zeitplan wie die operierten.14 Tage nach der Operation boten die Kaninchen mit PKA im Schnitt einen 5,1fach höheren Ammoniakspiegel als die Kontrolltiere (p<0,001). Die konventionellen blutchemischen Befunde ergaben keinen Hinweis auf eine Beeinträchtigung der Leberzellintegrität oder des allgemeinen Funktionsniveaus der Leber. Demgegenüber hatte sich der Ernährungszustand nach Anlage des Shunts verschlechtert (Körpergewicht, biochemische Parameter). Da bei den Tieren mit PKA die Gesamtmenge der Aminosäuren in den Muskelzellen vermindert und im Plasma vermehrt war, werden in dieser Arbeit die Spiegel der einzelnen Aminosäuren doppelt angegeben, nämlich als Absolut- und als Prozentwerte; die prozentualen Konzentrationen zeigten häufiger als die absoluten hochsignifikante Veränderungen. Die PKA verursachte eine erhebliche Zunahme der intra- und extrazellulären Glutaminspiegel, während für Glutamat und Alanin in der Muskulatur sowie im Plasma herabgesetzte Werte resultieren. Die Spiegel von Methionin, Phenylalanin und Tyrosin waren extrazellulär gesteigert, die der VAS verringert. Unter der TPE fielen intrazellulär die Konzentrationen von Glutamin und Glutamat in der Gruppe B 1 ab, blieben jedoch in der Gruppe B 2 konstant; die intrazellulären VAS akkumulierten in der letzten Gruppe nur sehr gering und ohne Signifikanz. Darüber hinaus bestätigten die Versuche, daß eine Standard-TPE bereits bestehende Konzentrationserhöhungen von Methionin und Phenylalanin im Plasma deutlich akzentuiert, während ein mit VAS angereichertes Infusionsregime die Spiegel dieser Aminosäuren annähernd in die Referenzbereiche bringt.Wir meinen, daß die durch eine PKA herbeigeführte Abweichungen des intrazellulären Aminosäurenmusters die eingangs formulierte Hypothese stützen, derzufolge die Hyperammoniämie zur Senkung der Plasmaspiegel der VAS zumindest beiträgt; dabei darf die bekannte Tendenz des Organismus, eher den intra- als den extrazellulären Pool der VAS aufrechtzuerhalten, nicht außer acht bleiben. Die bei TPE mit hohem Angebot an VAS weitgehend unbeeinflußten Konzentrationen derselben in der Muskulatur sprechen für eine intensivierte Nutzung dieser Aminosäuren, unter anderem wohl zum Zweck der Ammoniakentgiftung. Im übrigen paßt die Beobachtung, daß eine Abnahme der intrazellulären Spiegel von Glutamat und Glutamin durch die adaptierte TPE verhindert werden konnte, in das vorgetragene Konzept.
Keywords: PCA; ammonia; amino acids; muscle; TPN

Eine Fettemulsion mit 20% Fett aus mittelkettigen Triglyceriden (MCT) und langkettigen Triglyceriden (LCT) (1∶1) wurde als Bolus in einer Menge von 0,2 g Fett pro kg Körpergewicht bei 6 Patienten 3–5 Tage nach einem schweren Unfall injiziert. Die Triglyceridkonzentrationen stiegen innerhalb von 2 Minuten in den Lipoproteinfraktionen d<0,95 g/ml (Chylomikronen), d<1,006 g/ ml (VLDL), d<1,063 g/ml (LDL) und d<1,21 g/ml (HDL) an. 60 Minuten nach der Injektion hatten die Triglyceridkonzentrationen bereits wieder in allen Lipoproteinfraktionen dsie Vorwerte erreicht. Die Cholesterinkonzentrationen änderten sich nicht. Entsprechend der Zusammensetzung der Fettemulsion nahm der Linolsäureanteil in den Triglyceriden aller Lipoproteinfraktionen zu, während Octansäure und Decansäure nur in den triglyceridreichen Lipoproteinen (d<1,006) anstiegen. Die Halbwertszeiten der Elimination der Octansäure (3,3 min) und Decansäure (3,9 min) in den Triglyceriden der Lipoproteinfraktion d<1,006 waren fast halb so kurz wie die der langkettigen Fettsäuren (Linolsäure, 6,4 min; Ölsäure, 6,5 min; Palmitinsäure, 7,5 min). Demzufolge findet man im Gegensatz zu den LCT die MCT nur in den triglyceridreichen Lipoproteinen (d<1,006), und sie werden daraus auch rascher eliminiert.A fat emulsion containing 20% fat as medium chain triglycerides (MCT) and long chain triglycerides (LCT) (1∶1) was injected as a bolus in an amount of 0.2 g fat per kg body weight to six patients, three to five days after a serious injury. Triglyceride concentrations increased within two min in lipoprotein fractions d<0.95 g/ml (Chylomicrons), d<1.006 g/ml (VLDL), d<1.063 g/ml (LDL) and d<1.21 g/ml (HDL). Sixty minutes after injection triglyceride concentrations had again reached preexperimental values in all lipoprotein fractions. Cholesterol values did not change. According to the composition of the fat emulsion, linoleic acid content increased in triglycerides of all lipoprotein fractions, whereas octanoic and decanoic acid did so only in triglyceride-rich lipoproteins (d<1.006). Half-life values of elimination of octanoic acid (3.3 min) and decanoic acid (3.9 min) in triglycerides of lipoprotein fraction d<1.006 were nearly half as short as that of long chain fatty acids (linoleic acid, 6.4 min; oleic acid, 6.5 min; palmitic acid, 7.5 min). Thus in contrast to LCT, MCT are only found in triglyceride-rich lipoproteins (d<1.006) and are also eliminated more rapidly.
Keywords: Fettemulsion; MCT; LCT; Lipoproteine; Elimination; fat emulsion; triglycerides; medium chain (MCT) triglycerides; long chain (LCT); lipoprotein elimination

Aktuelle Ergebnisse der Adipositasforschung by H. K. Biesalski (181-190).